|
 |
|
Imam problem s jednim zadatkom iz ravnotežnih konstanti koji bi navodno trebao biti lagan, ali ne shvačam logiku rješenja koje nam je ponuđeno. Naime, zadatak glasi:
Neka vodena otopina pripremljena je miješanjem 1M HCN
(Ka(HCN)=6,2 * 10-10) i 5 M HNO2 (Ka (HNO2)=4 * 10-4).
Treba izračunati koncentraciju CN- u otopini.
A mi smo na seminaru tako riješili da smo iz konstante aciditeta HNO2 dobili konc H+ iona i tu konc uvrstili u konstantu aciditeta HCN. Zašto? Obje kiseline su slabe, dakle slabo disociraju, a HNO2 je ipak jača pa je logično da večinski dio H+ iona u otopini potječe iz njene molekule, ali zašto onda to uvrstiti u konstantu druge kiseline, zar u nju nebi trebali uvrstiti tu zanemarivo malu konc H+ iona dobivenu njenom disocijacijom??? nisam sigurna kako se kiseline ponašaju u takvoj sredini i kako to utječe na njihove konstante pa ako se možete i toga dotaći.
|
|
Ime i prezime:
Barbara Rodin
barbara.rodin@gmail.com
|
 |
 |
Hidroni koji se otpuštaju disocijacijom potpuno zaborave od koje su kiseline potekli, čak mogu završiti i s anionom druge kiseline. Taj njihov promiskuitet dopušta nam, ali nas i obavezuje da sve jedinke iste vrste uvijek uračunamo zajedno, odakle god koliko god njih potjecalo. Jednostavno, suviše su sitni, brojni i mobilni da bi bilo moguće pojedinačno ih pratiti ili očekivati da će se se držati molekule s koje su potekli.
Iz takve naravi hidronâ slijedi i narav kiselina: ako se nađu u mediju koji je krcat hidronima (tj. kiseo), disocijacija će biti slabija negoli u neutralnom ili lužnatom mediju. Poradi veće količine jednog produkta reakcije, ravnotežna koncentracija drugog će se smanjiti, a reaktanta povećati.
Sâm zadatak može se pak riješiti manje ili više komplicirano. Kako očito nisi dobila pošteno tumačenje zašto se stvari (ne samo) ovdje aproksimiraju, krenut ću od početka pa napreskokce (bez preskakanja bih mogao do jutra ovo tipkati).
I jedna i druga kiselina u vodenoj otopini djelomično disociraju:
HCN <=> H+ + CN−
HNO2 <=> H+ + NO2−
pri čemu se brzo uspostave ravnoteže za koje vrijedi:
Kc(HCN) = [H+][CN−]/[HCN]
Kc(HNO2) = [H+][NO2−]/[HNO2]
Pored toga, radi zakona o očuvanju materije vrijede i iduće jednadžbe:
c(HCN) = [CN−] + [HCN]
c(HNO2) = [NO2−] + [HNO2]
[H+] = [CN−] + [NO2−]
prve dvije jer broj atomâ mora ostati očuvan, a treća radi očuvanja naboja (za svaki oslobođeni hidron mora postojati i neki anion kako bi ukupan naboj bio nula).
Kombinacijom tih pet jednadžbi s pet nepoznanica može se doći do jedne jednadžbe s jednom nepoznanicom:
[H+]3 + (Kc(HNO2) − Kc(HCN))∙[H+]2 + Kc(HNO2)∙(Kc(HCN) - c(HNO2))∙[H+] - Kc(HNO2)∙Kc(HCN)∙(c(HNO2) + c(HCN)) = 0
Iako se kubne jednadžbe mogu sustavno riješiti već skoro pola tisućljeća, ovdje se time ne mislim baviti, već ću pribjeći aproksimacijama, slijedeći tako nauk analitičkih kemičara i praktične lijenosti.
Prvi član jednadžbe ne smije se dirati jer sav sazdan od nepoznanice, ali već se u drugom može zanemariti konstanta disocijacije cijanovodične kiseline jer je više nego milijun puta manja od konstante disocijacije dušikaste kiseline. Ista se konstanta iz sličnog razloga može zanemariti i u trećem članu, a četvrti se, budući da je ta konstanta jedan od faktora, može zanemariti cijeli. Ono što od jednadžbe preostane može se još podijeliti s [H+] jer ta veličina sigurno neće biti jednaka nuli i na kraju će ostati kvadratna jednadžba koju je daleko lakše riješiti:
[H+]2 + Kc(HNO2)∙[H+] - Kc(HNO2)∙c(HNO2) = 0
No, ta jednadžba nije nego ista ona koju bismo imali da nas zanima kolika je koncentracija hidronijevih kationa u otopini samo dušikaste kiseline. Tako na kraju ispada da nam za prvi korak, osim ako ne mislimo biti jako precizni, koncentracija cijanovodične kiseline nije bitna odnosno da se njezin prilog ukupnoj kiselosti može ignorirati (bilo bi nepristojno reći da je zanemariv jer nisam izračunao nijednu brojku pa ne raspolažem podacima koji bi to pokazali). Poradi toga, u stvarnom rješavanju prvo se odredi koncentracija hidronijevih iona te, uz pretpostavku da cijanovodična kiselina na nju ne utječe bitno, odredi koncentracija cijanidnih iona u otopini takve kiselosti.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
